CN105714132A

CN105714132A - 一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法

Info

Publication number: CN105714132A
Application number: CN201410722586.2A
Authority: CN
Inventors: 万迪庆; 周新建; 刘雅娟; 利助民
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: CN105714132B

Abstract

本发明是一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法，本实验选用的原材料为纯镁（纯度99.95%），纯锌（纯度99.95%）以及Mg-25wt.%Y中间合金，通过普通铸造法制备而成。通过X射线衍射分析（XRD）确定其物相成分为α-Mg基体，准晶相(Mg₃Zn₆Y)，长周期结构相(Mg₁₂ZnY)。采用精密扭摆力学谱仪(TPA-8)测试材料的阻尼值Q^-1大于0.01。本发明制备方法简单、操作简便、材料阻尼能力强，有利于推动高阻尼镁合金在航空、航天、交通等众多领域的广泛应用。

Description

一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法

技术领域

本发明涉及新材料成型技术，特别是涉及一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法。

背景技术

镁合金具有高比强度、比刚度，优异的导电、导热性，良好的阻尼减振和电磁屏蔽性能，在汽车、通讯、航空航天等领域中有着广泛的应用前景，但其存在弹性模量小、高温强度和抗蠕变性低、耐磨性差等不足，这极大地限制了其进一步工业应用。

镁合金中加入Y等稀土元素可有效提高合金的室温强度，高温强度和抗蠕变性能，在Mg-Y合金中加人一定的Zn通常会产生几种不同的合金相(Mg-Y-Zn化合物、准晶相和LPSO相)，Mg-Zn-Y合金因其高强度和良好的塑性而得到了广泛的关注。准晶相和长周期结构相具有特殊的晶体结构，可以作为第二相起到特殊的强化作用。在Mg-Y-Zn合金系中，当Zn和Y的原子比介于1:2~1:1时，获得长周期结构相(LPSO)，这种长周期堆垛结构能够作为增强相极大地提高镁合金的力学性能，并且可以有效提高合金的阻尼性能和耐腐蚀性能。当Zn和Y的原子比介于5~7时，获得准晶相，准晶材料具有许多优点，如低摩擦系数、低热传导率、良好的热稳定性、抗磨损、抗腐蚀等。限于准晶相和长周期结构相的形成受制于Zn、Y的原子比，一般情况难于在同一个成份比同时获得准晶相和长周期结构相，而本发明采用合金设计方法，通过普通铸造法制备出一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼镁合金材料，有效地将准晶相和长周期结构相的优异性能结合起来。

发明内容

本发明是提供一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法，特别是通过采用常规铸造来制备同时含准晶和长周期结构相的高阻尼镁合金材料。

技术方案

1.样品制备

(1)材料准备：纯镁（纯度99.95%），纯锌(纯度99.95%)以及Mg-Y(Y：25wt.%)中间合金。

(2)配料：将准备好的纯镁、纯锌及Mg-Y中间合金按原子百分比转化质量比称重。

(3)熔炼：将原材料Mg、Zn、Mg-Y中间合金放入坩埚内并放入电阻炉内依次加热至三者完全融化，此过程通入CO₂+0.5vol%SF₆混合气体进行保护，铸造温度为680～720℃，保温时间为5~20min。

(4)浇注：将液态金属浇注到金属模具中空冷成型。

2.样品表征

通过对试样进行X射线衍射分析结果显示该材料的主要组成物为：α-Mg基体，准晶相(Mg3Zn6Y)，长周期结构相(Mg12ZnY)。

此外，通过精密扭摆力学谱仪对试样进行阻尼性能测试。测试结果表明试样的阻尼值Q^-1大于0.01，为高阻尼材料。

纵观以往技术，本发明制备的材料具有以下特点：（1）该铸态合金同时含准晶和长周期结构相；（2）采用常规铸造方法制备而成；（3）该材料具有较高的阻尼性能。此外本发明的制备方法还具有工艺简单，操作方便，节约费用等特点。

具体实施方式

实施例1

1.样品的制备

(1)材料准备：纯镁(纯度99.95%)，纯镁(纯度99.95%)以及Mg-Y(Y:25wt.%)中间合金。

(2)配料：将处理好的纯镁、纯镁及Mg-Y中间合金根据Mg80Zn16Y4(原子百分比)分别称取后放置在不同的容器中。

(3)铸造：将原材料Mg、Zn、Mg-Y中间合金装入同一坩埚内并放入电阻炉内依次加热至三者完全融化，此过程通入CO₂+0.5vol%SF₆混合气体进行保护，熔炼温度为680℃，保温时间为10min。

(4)浇注：将液体金属浇注到金属模中空冷成型。

图1为本发明制备的高阻尼同时含准晶和长周期结构相的镁合金的金相组织。

2.样品表征

(1)X-射线衍射分析

通过对试样进行X射线衍射分析结果显示该材料的主要组成物为：α-Mg基体，准晶相(Mg₃Zn₆Y)，长周期结构相(Mg₁₂ZnY)。

图2为本发明制备的高阻尼同时含准晶和长周期结构相的合金的XRD图谱。

(2)阻尼性能测试

阻尼性能测试在精密扭摆力学谱仪上进行。将试样制成50×5×1mm的标准试样。测试时通过悬臂式夹紧试样。经过多次测试后发现试样的平均阻尼Q^-1=0.03，高于高阻尼材料阻尼值的标准Q^-1=0.01。

图3为本发明制备的高阻尼同时含准晶和长周期结构相的合金的阻尼-应变关系曲线。

实施例2

1.样品的制备

(1)材料准备：纯镁（纯度99.95%），纯镁（纯度99.95%）以及Mg-Y(Y：25wt.%)中间合金；

(2)配料：将处理好的纯镁、纯锌及Mg-Y中间合金根据Mg78Zn16.5Y5.5(原子百分比)分别称取后放置在不同的容器中。

(3)熔炼：将原材料Mg、Zn、Mg-Y中间合金装入同一坩埚内并放入电阻炉内依次加热至三者完全融化，此过程通入CO₂+0.5vol%SF₆混合气体进行保护，熔炼温度为700℃，保温时间为15min。

(4)浇注：将液体金属浇注到金属模中空冷成型。

2.样品表征

(1)X-射线衍射分析

(2)阻尼性能测试

阻尼性能测试在精密扭摆力学谱仪上进行。将试样制成50×5×1mm的标准试样。测试时通过悬臂式夹紧试样。经过多次测试后发现试样的平均阻尼Q^-1=0.04，高于高阻尼材料阻尼值的标准Q^-1=0.01。

Claims

1.一种同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法，其特征在于该合金中化学元素原子百分比：Mg60%~80%，Y1%~10%，其余为工业纯Zn。

2.一种如权利要求1所述的同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法，其特征在于该材料中所述的准晶相为Mg₃Zn₆Y，长周期结构为Mg₁₂ZnY。

3.一种如权利要求1所述的同时含准晶和长周期结构相的高阻尼材料的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：

(1)材料准备：纯镁（纯度99.95%），纯锌(纯度99.95%)以及Mg-25wt.%Y中间合金;

(2)配料：将准备好的纯镁、纯锌及Mg-Y中间合金按权利要求1所述原子百分比转化质量比称重配料;

(3)熔炼：将原材料Mg、Zn、Mg-Y中间合金放入坩埚内并在电阻炉内依次加热至三者完全融化，此过程通入CO₂+0.5vol%SF₆混合气体进行保护，熔炼温度为680～720℃，保温时间为5~20min;

(4)浇注：将液态金属浇注到金属模具中空冷成型。